Электрический ток.

Электрический ток это упорядоченное движение каких-либо заряженных

частиц.

Существования электрического тока включают в себя несколько условий.

Во-первых, наличие свободных электронов и ионов, которые выполняют роль передатчиков зарядов.

Во-вторых, чтобы эти элементарные частицы начали упорядоченно двигаться, необходимо создать поле, основным признаком которого является разность потенциалов между любыми точками электрика.

В-третьих, электрический ток не может существовать длительное время только под воздействием кулоновских сил, так как постепенно потенциалы будут выравниваться. 

Поэтому необходимы источники для пополнения энергии. Их принято называть источниками тока.

Виды электрического тока:  1. Электрический ток проводимости: “явление направленного движения свободных носителей заряда в веществе или в вакууме“.  2. Электрический ток переноса: «электрический ток, осуществляемый переносом электрических зарядов телами». 3. Электрический ток зарядки (разрядки): ток поляризации, связанный с зарядкой (разрядкой) конденсаторов и аккумуляторов. 4. Имеются еще два очень распространенных термина: “постоянный ток“ и “переменный ток“.

Электрический ток в проводниках.

Электрический ток - направленное движение заряженных частиц в электрическом поле. Заряженными частицами могут являться электроны или ионы (заряженные атомы). Атом, потерявший один или несколько электронов, приобретает положительный заряд. - Анион (положительный ион). Атом, присоединивший один или несколько электронов, приобретает отрицательный заряд. - Катион (отрицательный ион). Ионы в качестве подвижных заряженных частиц рассматриваются в жидкостях и газах. В металлах носителями заряда являются свободные электроны, как отрицательно заряженные частицы. В полупроводниках рассматривают движение (перемещение) отрицательно заряженных электронов от одного атома к другому и, как результат, перемещение между атомами образовавшихся положительно заряженных вакантных мест - дырок.

За направление электрического тока условно принято направление движения положительных зарядов. Это правило было установлено задолго до изучения электрона и сохраняется до сих пор. Так же и напряжённость электрического поля определена для положительного пробного заряда.

На любой единичный заряд q в электрическом поле напряженностью E действует сила:

 F = qE,

которая перемещает заряд в направлении вектора этой силы.

Рисунок 1.

Вектор силы F_— = -qE, действующей на отрицательный заряд -q, направлен в сторону противоположную вектору напряжённости поля, как произведение вектора  E  на отрицательную величину. Следовательно, отрицательно заряженные электроны, которые являются носителями зарядов в металлических проводниках, в реальности имеют направление движения, противоположное вектору напряжённости поля и общепринятому направлению электрического тока.

Количество заряда Q = 1 Кулон, перемещённое через поперечное сечение проводника за время  t = 1 секунда, определится величиной тока I = 1 Ампер из соотношения:

I = Q/t.

Отношение величины тока I = 1 Aмпер в проводнике к площади его поперечного сечения S = 1 m ² определит плотность тока  j = 1 A/m²:

j = I/S

Работа  A = 1 Джоуль, затраченная на транспортировку заряда Q = 1 Кулон из точки 1 в точку 2 определит значение электрического напряжения U = 1 Вольт, как разность потенциалов φ₁ и φ₂ между этими точками из расчёта:

U = A/Q = φ₁ - φ₂

Электрический ток может быть постоянным или переменным.

Постоянный ток - электрический ток, направление и величина которого не меняются во времени.

Переменный ток — электрический ток, величина и направление которого меняются с течением времени.

Рисунок 2 Атом.

Электрический заряд - величина, определяющая интенсивность электромагнитного взаимодействия заряженных частиц.

Обозначение - q. Единица измерения - Кулон.

Свойства электрического поля:

• порождается электрическими зарядами;

• обнаруживается по действию на заряд;

• действует на заряды с некоторой силой.

. Электрическое поле изображается силовыми линиями или линиями напряженности электрического поля (рис.4).

Под действием сил электростатического поля заряды взаимодействуют друг Если в электрическое поле поместить пробный положительный заряд, то силы этого поля будут стремиться переместить этот заряд в определенном направлении. Таким образом, электрическое поле обладает следующими характеристиками:

• силовой - напряженностью;

• энергетической - потенциалом.

Напряженность - это сила, с которой электрическое поле действует на заряд, помещенный в данную точку этого поля. Единица измерения - вольт/метр.

где Е - напряженность, F - сила, Н; q - величина электрического заряда, Кл.

с другом: одноименные - отталкиваются, разноименные – притягиваются

Потенциал  – это работа, которая производится силами электрического поля при перемещении единицы положительного заряда из данной точки в бесконечность (в точку с нулевым потенциалом) (рис.6). Единица измерения - вольт.

 =

где А-работа сил электрического поля Н∙м;

 q - количество электричества, Кл;

 F - сила, Н;  

S - путь, м.

Эта работа равна потенциальной энергии W_М, которой обладает заряд в 1 Кл в рассматриваемой точке поле (например, М).

А

В электрическом поле потенциал положительного заряда любой точки положителен, а в поле отрицательного заряда - отрицателен.